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Einrichtung zur Druck- und Leistungsverstärkung von als Luft- oder Gasdruck vorliegenden pneumatischen Signalen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druck- und Leistungsverstärkung von als Luft- oder Gasdruck vorliegenden pneumatischen Signalen für die Regelungs- und Steuerungstechnik und die Messwerterfassung und-verarbeitung.
Es sind Einrichtungen zur Druck- und Leistungsverstärkung von pneumatischen Signalen bekannt, bei denen das als Luft- oder Gasdruck vorliegende pneumatische Signal in eine geschlossene Kammer geleitet wird, deren Wandung teilweise durch eine fest mit der Kammer verbundene Membran gebildet wird. Der Luft- oder Gasdruck bewirkt eine Durchbiegung der Membran, die zur Betätigung von mechanisch-pneumatischen Steuerelementen, beispielsweise Alternativgliedern, zum Zwecke der Steuerung eines Sekundärluft-oder-gasstromes ausgenutzt wird. Bei diesen Ausführungen ist die Druckansprechempfindlichkeit sowie die Empfindlichkeit gegenüber Druckänderungen infolge der fest eingespannten Membran sehr gering.
Weiterhin sind Einrichtungen bekannt, bei denen das als Luft- oder Gasdruck vorliegende pneumatische Signal in eine Kammer geleitet wird, die eine Öffnung besitzt, die von einer lose eingelegten Membran verschlossen wird. Diese Einrichtungen sind jedoch nur für die Realisierung von logischen Funktionen und zur Druckverstärkung zu verwenden.
Des weiteren sind Einrichtungen bekannt, bei denen das als Luft- oder Gasdruck vorliegende pneumatische Signal in eine Kammer geleitet wird, deren Wandung eine kreiskegelförmige öffnung besitzt, das von aussen von einer starren Scheibe derart verschlossen wird, dass ein schmaler Spalt erhalten bleibt. Der Luft- oder Gasdruck erzeugt eine definierte Kraft auf die Scheibe, wodurch diese bestrebt ist, einen Hub auszuführen und dabei eine Düsenbohrung zu verschliessen. Hiedurch steigt der Druck eines Sekundärluft- oder -gasstromes an. Die Bewegung der Scheibe ist beendet, wenn die durch den Signal- und den Sekundärluft- oder -gasdruck an der Scheibe erzeugten Kräfte im Gleichgewicht sind.
Zur Gewährleistung der Funktionssicherheit ist bei diesen Ausführungen eine relativ massive Ausbildung der Scheibe erforderlich, so dass das dynamische Verhalten und die Lageunabhängigkeit des Verstärkers ungünstig beeinflusst werden. Ausserdem wird dem pneumatischen Eingangssignal infolge des betriebsbedingten Spaltes zwischen Kammerwand und Scheibe ständig Energie entzogen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Druck- und Leistungsverstärkung von als Luft- oder Gasdruck vorliegenden pneumatischen Signalen zu schaffen, mit der eine möglichst hohe Druckverstärkung erzielt wird und mit der es möglich ist, einen Sekundärluft- oder -gasstrom derart zu steuern, dass dessen statischer Druck in der gewünschten Weise vom statischen Druck des pneumatischen Signals abhängt, nicht aber von der Grösse der Leistung, die dem Sekundärluft- oder - gasstrom durch nachgeschaltete Verbraucher entnommen wird.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass unter Verwendung einer lose eingelegten Membran und einer Ausströmdüse als Druckverstärker zur Richtungsänderung des aus der Ausströmdüse
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austretenden Düsenluft-oder-gasstromes eine Ablenkkante angeordnet ist.
Als Leistungsverstärker ist ein an sich bekannter pneumatischer Schalter vorgesehen. Zur Erhöhung der Druckverstärkung sind zwei oder mehr Druckverstärker angeordnet.
Die Vorteile der Erfindung sind die hohe Druckverstärkung, das kleine Bauvolumen sowie das günstige dynamische Verhalten.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 den Aufbau der Einrichtung im Aufriss, teilweise im Schnitt, Fig. 2 den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispieles im Aufriss, teilweise im Schnitt.
Im Druckverstärker --15-- ist ein Deckel --21-- angebracht, der Deckel-21-enthält den Eingangsstutzen --1--. Im Druckverstärker --15-- befindet sich eine Kammer --17--, unter der ein Sammelkanal --6-- angeordnet ist. Im Druckverstärker ist eine Austrittsöffnung-7- angebracht. Die Kammer --17-- und der sammelkanal --6-- sind durch die Membran-3getrennt. Zwischen der Ausströmdüse --4-- und dem Sammelkanal --6-- befindet sich die Ablenkkante-5--.
Im Druckverstärker-15-ist eine Vordrossel --19-- angeordnet, Durch diese tritt der Hilfsluft- oder -gasstrom --8-- in den Kaskadenraum-10--ein. Der Sekundärluft-oder-gasstrom --13-- wird durch die Sekundärleitung --12-- einem pneumatischen Schalter --18-- zugeführt.
Am pneumatischen Schalter --18-- befindet sich eine Ausgangsleitung-14--.
Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist am Druckverstärker --16-- der Eingangsstutzen-2-und der Kaskadenraum --1-- angeordnet. Der Hilfsluft- oder -gasstrom
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Einrichtung für das erste Ausführungsbeispiel verläuft wie folgt :
Das als Luft- oder Gasdruck vorliegende pneumatische Signal wird über den Eingangsstutzen
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oder Gasdurchflussquerschnitt der Ausströmdüse --4--. Der durch den verbliebenen Druchflussquerschnitt tretende Düsenluft- oder -gasstrom --20-- wird von der Ablenkkante-5derart in den Sammelkanal --6-- abgelenkt, dass die von ihm hervorgerufenen Kräfte die Membran
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gespeist wird. Durch das Verringern des Durchflussquerschnittes der Ausströmdüse--4--steigt deshalb der Luft- oder Gasdruck im Kaskadenraum-10-an.
Dieser Druckanstieg wird zur Aussteuerung eines an sich bekannten pneumatischen Schalters --18-- benutzt, indem der Kaskadenraum --10-- mit einer Eingangskammer des pneumatischen Schalters --18-- pneumatisch verbunden wird. Der pneumatische schalter --18-- steuert den durch die ekundärleitung --12-herangeführten Schundärluft- oder -gasstrom --13--. Die Ausgangsgrösse des pneumatischen Schalters - ist ein leistungsstarkes pneumatisches Drucksignal, das über die Ausgangsleitung --14-entnommen werden kann.
Im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird das als Luft- oder Gasdruck vorliegende pneumatische Signal über den Eingangsstutzen --2-- in den Druckverstärket --16-- geleitet. Dieser steuert in der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise einen Hilfsluft- oder -gasstrom
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Druckverstärker haben den gleichen Aufbau. Der zweite Druckverstärker --15-- stuert in der im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise den Hilfsluft-oder-gasstrom-8--. Der im Kaskadenraum --10-- entstehende Ausgangsdruck des Drucekverstärkers --15-- wird in eine Eingangskammer des pneumatischen Schalters --18-- geleitet. Der pneumatische Schalter-18-
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Device for pressure and power amplification of pneumatic signals present as air or gas pressure
The invention relates to a device for the pressure and power amplification of pneumatic signals present as air or gas pressure for regulation and control technology and for the acquisition and processing of measured values.
Devices for the pressure and power amplification of pneumatic signals are known in which the pneumatic signal present as air or gas pressure is passed into a closed chamber, the wall of which is partially formed by a membrane firmly connected to the chamber. The air or gas pressure causes the membrane to bend, which is used to actuate mechanical-pneumatic control elements, for example alternative members, for the purpose of controlling a secondary air or gas flow. In these designs, the sensitivity to pressure and the sensitivity to changes in pressure due to the tightly clamped membrane is very low.
Furthermore, devices are known in which the pneumatic signal present as air or gas pressure is passed into a chamber which has an opening which is closed by a loosely inserted membrane. However, these devices are only to be used for the implementation of logic functions and for pressure amplification.
Furthermore, devices are known in which the pneumatic signal present as air or gas pressure is passed into a chamber whose wall has a circular conical opening which is closed from the outside by a rigid disk in such a way that a narrow gap is maintained. The air or gas pressure generates a defined force on the disk, which means that it strives to perform a stroke and thereby close a nozzle bore. This increases the pressure of a secondary air or gas stream. The movement of the disc is complete when the forces generated by the signal and secondary air or gas pressure on the disc are in equilibrium.
To ensure functional reliability, a relatively massive design of the disk is required in these designs, so that the dynamic behavior and the position independence of the amplifier are adversely affected. In addition, energy is constantly withdrawn from the pneumatic input signal due to the operational gap between the chamber wall and the disk.
The invention is based on the object of creating a device for pressure and power amplification of pneumatic signals present as air or gas pressure, with which the highest possible pressure amplification is achieved and with which it is possible to control a secondary air or gas flow in this way that its static pressure depends in the desired way on the static pressure of the pneumatic signal, but not on the size of the power that is taken from the secondary air or gas flow by downstream consumers.
According to the invention, the object is achieved by using a loosely inserted membrane and an outflow nozzle as a pressure booster for changing the direction of the outflow nozzle
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exiting nozzle air or gas flow a deflecting edge is arranged.
A pneumatic switch known per se is provided as the power amplifier. To increase the pressure boost, two or more pressure boosters are arranged.
The advantages of the invention are the high pressure gain, the small structural volume and the favorable dynamic behavior.
The invention is described in more detail below with reference to two exemplary embodiments. In the drawings, FIG. 1 shows the construction of the device in elevation, partly in section, FIG. 2 shows the construction of a second exemplary embodiment in elevation, partly in section.
In the pressure booster --15-- there is a cover --21--, the cover -21- contains the inlet connection --1--. In the pressure booster --15-- there is a chamber --17-- under which a collecting channel --6-- is arranged. An outlet opening -7- is provided in the pressure booster. The chamber --17-- and the collecting duct --6-- are separated by the membrane-3. The deflecting edge -5- is located between the outlet nozzle --4-- and the collecting duct --6--.
In the pressure booster -15- there is a choke -19-, through which the auxiliary air or gas flow -8- enters the cascade chamber -10. The secondary air or gas flow --13-- is fed through the secondary line --12-- to a pneumatic switch --18--.
There is an output line -14- on the pneumatic switch -18-.
According to the second exemplary embodiment according to FIG. 2, the inlet port 2 and the cascade space 1 are arranged on the pressure booster 16. The auxiliary air or gas flow
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The operation of the device according to the invention for the first embodiment is as follows:
The pneumatic signal in the form of air or gas pressure is transmitted via the inlet connection
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or gas flow cross-section of the discharge nozzle --4--. The jet air or gas flow --20-- passing through the remaining flow cross-section is deflected by the deflecting edge into the collecting channel --6-- in such a way that the forces generated by it penetrate the membrane
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is fed. By reducing the flow cross-section of the discharge nozzle - 4 - the air or gas pressure in the cascade space-10- therefore increases.
This pressure increase is used to control a known pneumatic switch --18-- by pneumatically connecting the cascade space --10-- with an input chamber of the pneumatic switch --18--. The pneumatic switch --18-- controls the primary air or gas flow --13-- brought in through the secondary line --12. The output variable of the pneumatic switch - is a powerful pneumatic pressure signal that can be taken from the output line --14-.
In the second exemplary embodiment according to FIG. 2, the pneumatic signal present as air or gas pressure is passed through the inlet port --2-- into the pressure amplifier --16--. This controls an auxiliary air or gas flow in the manner described in the first embodiment
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Pressure intensifiers have the same structure. The second pressure booster -15- controls the auxiliary air-or-gas-flow-8- in the manner described in the first exemplary embodiment. The output pressure of the pressure booster --15-- that arises in the cascade space --10-- is fed into an input chamber of the pneumatic switch --18--. The pneumatic switch-18-
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